專利名稱：基于p-tractert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用層組播系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機領(lǐng)域,尤其涉及一種基于/7-かactert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用層組播系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們接收信息的方式由單純的文字、音頻信息，變?yōu)榧瘓D文、聲音、視頻于一體的多媒體信息。由于流媒體技術(shù)在一定程度上突破了網(wǎng)絡(luò)帶寬對多媒體傳輸?shù)南拗疲虼吮粡V泛應(yīng)用于網(wǎng)上直播、視頻點播、遠程教育、視頻會議等多種領(lǐng)域。目前應(yīng)用最直接的就是網(wǎng)上點播和直播。傳統(tǒng)的C /S模式，由于其服務(wù)規(guī)模小、服務(wù)器性能依賴性強以及需要大量帶寬等 缺陷，已淡出流媒體的應(yīng)用領(lǐng)域.而在P2P系統(tǒng)中，每個既享受服務(wù)，又提供服務(wù)，將服務(wù)器的負擔分布在各個中，從而減輕了服務(wù)器的負載和網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用，提高了系統(tǒng)的擴展性.因此，P2P技術(shù)的應(yīng)用已成為流媒體直播技術(shù)研究的趨勢。由于應(yīng)用層組播具有易部署、可定制等方面優(yōu)點，目前P2P流媒體直播服務(wù)廣泛采用了應(yīng)用層組播技木。但由于應(yīng)用層組播中數(shù)據(jù)需要經(jīng)過端系統(tǒng)傳輸，而端系統(tǒng)性能無法保證等因素造成傳輸延時較大、傳輸效率低等問題，因此高效的應(yīng)用層組播方案和系統(tǒng)仍是一個熱門的研究領(lǐng)域。拓撲感知應(yīng)用層組播由于采用事先探測端節(jié)點的拓撲信息方法，充分利用所獲取的底層網(wǎng)絡(luò)拓撲信息來構(gòu)造覆蓋網(wǎng)絡(luò)，使覆蓋網(wǎng)絡(luò)組播樹盡可能與真實網(wǎng)絡(luò)相吻合，減小了因覆蓋網(wǎng)絡(luò)與真實網(wǎng)絡(luò)不符而導(dǎo)致的最短路徑計算誤差，而成為目前應(yīng)用層組播研究的ー個熱點。拓撲感知應(yīng)用層組播性能的好壞很大程度上取決于獲取底層拓撲信息的效率和正確度，以及執(zhí)行最大前綴匹配算法的次數(shù)。現(xiàn)有的拓撲感知應(yīng)用層組播方案的最大性能瓶頸就在于此。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于/7-かacteバ源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用層組播系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠方便快捷的在Internet網(wǎng)絡(luò)中進行部署，為廣大用戶提供高效率、高質(zhì)量的組播服務(wù)，大大減少了用戶獲取待播放媒體數(shù)據(jù)的時間；降低了節(jié)點信息獲取時延，有效提高了組播樹的構(gòu)建速度，同時大大減小了組播樹的維護成本。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于/7-かバ源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用層組播系統(tǒng)，它由組播服務(wù)器端和流媒體服務(wù)器，以及多個客戶端組成，組播服務(wù)器端通過在JAVA API平臺上實現(xiàn)并部署運行在流媒體服務(wù)器上，經(jīng)過Internet網(wǎng)絡(luò)向客戶端傳輸數(shù)據(jù)和控制信息，多個客戶端通過Internet網(wǎng)絡(luò)與流媒體服務(wù)器相連并接收組播服務(wù)器端傳送來的數(shù)據(jù)和控制信息，同時客戶端的請求消息通過Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到流媒體服務(wù)器，流媒體服務(wù)器將接收到的客戶端的請求消息傳遞給組播服務(wù)器端，組播服務(wù)器端根據(jù)客戶端的請求消息進行相應(yīng)處理和響應(yīng)；所述的組播服務(wù)器端采用/7-かacterf源路徑發(fā)現(xiàn)技木，利用RTP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中實時發(fā)送流媒體數(shù)據(jù)，構(gòu)建和維護動態(tài)組播網(wǎng)絡(luò)拓撲圖，控制整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；
所述的客戶端用于接收和播放流媒體數(shù)據(jù)流，同時還具有轉(zhuǎn)發(fā)流媒體數(shù)據(jù)流的能力； 所述的流媒體服務(wù)器作為高性能的服務(wù)器，接受客戶端的訪問和資源的分配
所述的JAVA API平臺通過支持平臺無關(guān)性和安全性，使得JAVA適應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，JAVAAPI是運行庫的集合，它提供了ー套訪問組播服務(wù)器端的標準方法，在流媒體服務(wù)器的系統(tǒng)平臺上能夠支持JAVA程序以前，必須在這個特定平臺上明確地實現(xiàn)API的功能。按上述方案，所述的組播服務(wù)器端包括組播樹控制模塊、流媒體傳輸模塊、文件管理模塊、捕獲設(shè)備模塊，組播樹控制模塊控制流媒體傳輸模塊傳輸數(shù)據(jù)流的方向，流媒體傳輸模塊從文件管理模塊或者設(shè)備捕獲模塊獲取數(shù)據(jù)源并轉(zhuǎn)化為音視頻流向客戶端傳輸數(shù)據(jù)；
所述的組播樹控制模塊植入了/7-かMtert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)，主要用于控制整個系統(tǒng)的組播拓撲結(jié)構(gòu)，負責組播樹的建立和維護，控制客戶端節(jié)點的加入和退出，并處理節(jié)點間傳送的消息，構(gòu)造和維護組播轉(zhuǎn)發(fā)樹，控制流媒體傳輸模塊的數(shù)據(jù)的接收與轉(zhuǎn)發(fā)；
所述的流媒體傳輸模塊用于向請求其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的客戶端(子節(jié)點)傳輸媒體數(shù)據(jù)流；所述的文件管理模塊用于管理組播服務(wù)器端大量可供傳輸?shù)臄?shù)據(jù)源以及捕獲設(shè)備模塊捕獲的實時數(shù)據(jù)源；
所述的捕獲設(shè)備模塊用于設(shè)置捕獲設(shè)備捕獲數(shù)據(jù)的格式，通過設(shè)置不同的參數(shù)來適應(yīng)不同的需求。按上述方案，所述的組播服務(wù)器端還包括用于監(jiān)測組播服務(wù)器端內(nèi)存使用狀況并以圖的形式直觀的展現(xiàn)出來的內(nèi)存監(jiān)控模塊。按上述方案，所述的客戶端包括本地文件播放模塊、流媒體直播模塊、流媒體點播模塊、接收轉(zhuǎn)發(fā)控制模塊和客戶端媒體播放器，所述的接收轉(zhuǎn)發(fā)控制模塊接收Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸過來的音頻流和視頻流后，經(jīng)合并數(shù)據(jù)源傳遞給流媒體點播模塊，所述的本地文件播放模塊、流媒體直播模塊和流媒體點播模塊將音頻流和視頻流傳輸?shù)娇蛻舳嗣襟w播放器上；
流媒體點播模塊和流媒體直播模塊將從其他客戶端主機或流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)來的音視頻流合并為流媒體數(shù)據(jù)源并調(diào)用客戶端媒體播放器進行解碼播放，本地文件播放模塊根據(jù)用戶請求調(diào)用客戶端媒體播放器解碼播放相應(yīng)的媒體數(shù)據(jù)源；
所述的本地文件播放模塊通過Java中JMF框架提供的媒體播放接ロ來播放本地媒體文件；
所述的流媒體點播模塊用于接收從組播服務(wù)器端傳送來的點播流媒體數(shù)據(jù)，并進行解碼播放；
所述的流媒體直播模塊添加了流媒體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，且接收向其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的客戶端或組播服務(wù)器端(父節(jié)點)傳送來的直播流媒體數(shù)據(jù)，進行解碼播放。按上述方案，所述的/7-か源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)包括
(1)同時發(fā)送多條不同TTL值的ICMPecho報文，并對于每個不同的TTL只發(fā)一條報文；
(2)根據(jù)ICMP超時響應(yīng)報文中的Identify字段和SequenceNumber字段的值來判斷超時響應(yīng)報文是對哪個TTL值的響應(yīng)；
(3)根據(jù)已探測到的節(jié)點跳數(shù)的平均值來不斷修正一次并發(fā)的ICMP報文數(shù)目，以使達到最大度的收益和代價的平衡；
在組播樹控制模塊中植入/7-か源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)，通過以上(I) - (3)步驟進行拓撲發(fā)現(xiàn)，最終探測確定從源節(jié)點到目標節(jié)點的拓撲信息，拓撲信息將與目標節(jié)點相關(guān)聯(lián)，被存儲在目標節(jié)點的詳細信息列表中，組播樹控制模塊根據(jù)此拓撲信息，進行組播樹的拓撲構(gòu)造，進而控制數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。按上述方案，所述的組播樹控制模塊還采用/7-かacter(信息維護策略技術(shù)，該p-tractert信息維護策略技術(shù)利用記錄老化程度對數(shù)據(jù)進行更新和刪除，具體包括
(I)向組播樹中添加探測目標為A的/7-かacarf路徑新記錄時，設(shè)置老化程度初值為 0,即 aging(r) ニ O ；
(2 )根據(jù)設(shè)置的老化周期AP (,Aging Periot/),姆過ー個Ad周期,老化程度自動加i，即aging (Ti) ニ aging (Ti) +1 ；
(3)如果某條記錄達到老化閾值メ/1 (Aging TiresAo/oO,則檢查該節(jié)點的探測目標A在網(wǎng)關(guān)級拓撲圖r中的客戶端節(jié)點集合V(Tic)是否為如果Kr,)不存在或Virk) = 0,則將該條記錄刪除，否則重新探測目標節(jié)點的ろ的路徑和延時信息，更新組播樹，
并重置ニ O0按上述方案，所述的組播樹中節(jié)點的加入采用了最大前綴路徑匹配算法，最大前綴路徑匹配算法是根據(jù)待加入節(jié)點的IP地址與組播節(jié)點中的節(jié)點IP地址進行ニ進制位從高位到低位依次匹配，選擇前綴匹配度最大的節(jié)點作為待加入節(jié)點的父節(jié)點申請加入組播樹。本發(fā)明中/バ的特點在于
(1)可以同時發(fā)送多條不同TTL值的ICMPecho報文；
(2)可以根據(jù)ICMP超時響應(yīng)報文中的Identify字段和SequenceNumber字段的值來判斷超時響應(yīng)報文是對哪個TTL值的響應(yīng)，而與超時響應(yīng)報文到達的次序無關(guān)；
(3)可以根據(jù)已探測到的節(jié)點跳數(shù)的平均值來不斷修正一次并發(fā)的ICMP報文數(shù)目，以使達到最大度的收益和代價的平衡；
(.A)p-tracert對于姆個不同的TTL只發(fā)一條報文，如果在規(guī)定的時間內(nèi)未收到該TTL對應(yīng)的超時報文，再發(fā)送一次相同的報文，如果還未獲得超時報文，則將其用特殊地址(255. 255. 255. 255)代替，表示該地址并不是真實地址；另外，源節(jié)點不需要發(fā)送TTL=I的ICMP echo request報文，同時用目的節(jié)點的網(wǎng)關(guān)地址來代替報文的目的地址，從而進ー步減少了發(fā)送和響應(yīng)的報文數(shù)。本發(fā)明從組播服務(wù)器端到客戶端，根據(jù)功能性進行模塊化分析設(shè)計，使模塊間具有高內(nèi)聚和低耦合性，使用基于/7-かacarf源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)，使得構(gòu)造的組播網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)更近似于實際物理拓撲結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)的發(fā)送時延更短，大大提高了組播服務(wù)的質(zhì)量。使用飛p-tracert的信息維護策略使得組播樹的魯棒性增強。通過以上創(chuàng)新方法，保證了整個系統(tǒng)為用戶提供高效率和高質(zhì)量服務(wù)的可靠性。實驗驗證表明了節(jié)點間數(shù)據(jù)傳輸時延、系統(tǒng)整體數(shù)據(jù)傳輸時延、組播樹構(gòu)造的效率和組播樹的魯棒性等各項指標皆達到預(yù)期結(jié)果。


圖I %基予p-tractert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用層組播系統(tǒng)整體框架圖。圖2為服務(wù)器端流媒體發(fā)送流程。圖3為組播樹控制模塊的消息處理流程。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進ー步說明本發(fā)明的實施例。參見圖1，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于/7-かactert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用層組播系統(tǒng)，它由組播服務(wù)器端和流媒體服務(wù)器，以及多個客戶端組成，組播服務(wù)器端通過在JAVA API平臺上實現(xiàn)并部署運行在流媒體服務(wù)器上，通過流媒體服務(wù)器經(jīng)過 Internet網(wǎng)絡(luò)向客戶端傳輸數(shù)據(jù)和控制信息，多個客戶端通過Internet網(wǎng)絡(luò)與流媒體服務(wù)器相連并接收組播服務(wù)器端傳送來的數(shù)據(jù)和控制信息，同時客戶端的請求消息通過Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到流媒體服務(wù)器，流媒體服務(wù)器將接收到的客戶端的請求消息傳遞給組播服務(wù)器端，組播服務(wù)器端根據(jù)客戶端的請求消息進行相應(yīng)處理和響應(yīng)。所述的組播服務(wù)器端采用流式協(xié)議(RTP協(xié)議)將音視頻文件傳輸?shù)娇蛻舳耍┯脩粼诰€觀看，構(gòu)建和維護客戶節(jié)點構(gòu)成的拓撲感知覆蓋網(wǎng)絡(luò)，控制整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，覆蓋網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造根據(jù)基于/7-かacar(路徑獲取的信息。所述的客戶端主要用于接收和播放流媒體數(shù)據(jù)流，同時還具有復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)媒體數(shù)據(jù)的能力?？蛻舳丝商峁┙o用戶友好的操作界面，將用戶的操作指令發(fā)送給組播服務(wù)器端；并監(jiān)聽組播服務(wù)器端廣播過來的控制指令，對控制指令做出響應(yīng)，實現(xiàn)組播服務(wù)器端和多個客戶端之間的同步操作，客戶端后臺實時地接收Internet網(wǎng)絡(luò)上其它客戶端或流媒體服務(wù)器傳送過來的流媒體數(shù)據(jù)，并對其進行解碼回放或復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)給其它客戶端。所述的組播服務(wù)器端包括組播樹控制模塊、流媒體傳輸模塊、文件管理模塊、捕獲設(shè)備模塊和內(nèi)存監(jiān)控模塊，組播樹控制模塊控制流媒體傳輸模塊的傳輸數(shù)據(jù)流的方向，流媒體傳輸模塊從文件管理模塊或者設(shè)備捕獲模塊獲取數(shù)據(jù)源并轉(zhuǎn)化為音視頻流向客戶端傳輸數(shù)據(jù)，所述的組播樹控制模塊和流媒體傳輸模塊通過傳輸發(fā)送控制與JAVA API平臺連接，所述的捕獲設(shè)備模塊通過文件管理模塊與JAVA API平臺連接，所述的內(nèi)存監(jiān)控模塊與JAVA API平臺連接，所述的JAVA API平臺與流媒體服務(wù)器連接，所述的流媒體服務(wù)器通過流式協(xié)議向Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸音頻流和視頻流。所述的組播樹控制模塊是本系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的一個模塊，主要用于控制整個系統(tǒng)的組播拓撲結(jié)構(gòu)，負責組播樹的建立和維護，控制客戶端節(jié)點的加入和退出，并處理節(jié)點間傳送的消息，構(gòu)造和維護組播轉(zhuǎn)發(fā)樹，控制媒體數(shù)據(jù)的接收與轉(zhuǎn)發(fā)。在組播樹控制模塊植入了 p-tractert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù),p-tractert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)被證實較傳統(tǒng)的trBcort命令有更小的探測時延，耗時更小，效率更高。組播樹控制模塊主要控制節(jié)點的加入和退出，當有新的節(jié)點加入時首先向組播服務(wù)器端節(jié)點發(fā)送加入請求，組播服務(wù)器端節(jié)點接收到客戶端節(jié)點發(fā)送來的請求后會根據(jù)擬定的加入組播樹構(gòu)造策略時節(jié)點加入到組播樹中接受父節(jié)點向其提供的數(shù)據(jù)服務(wù)。當有節(jié)點的退出，首先會向組播服務(wù)器端發(fā)送更新組播樹的消息，組播服務(wù)器端收到消息后會將離開節(jié)點從組播樹中刪除，然后離開節(jié)點會向所有的鄰接節(jié)點發(fā)送消息，則該節(jié)點的父節(jié)點和子節(jié)點均會收到離開節(jié)點的leave消息，父節(jié)點將會把其從自己的子節(jié)點集中刪除，子節(jié)點將會重新尋找新的父節(jié)點。
點播服務(wù)與組播服務(wù)最大的區(qū)別在于組播服務(wù)需要調(diào)用組播樹控制模塊。組播樹控制模塊為每ー個直播源創(chuàng)建一棵轉(zhuǎn)發(fā)該直播數(shù)據(jù)流的應(yīng)用層組播樹，因此該模塊主要分為組播樹構(gòu)造、組播樹維護、組播樹展示3個部分。在組播樹構(gòu)造環(huán)節(jié)中，本發(fā)明利用了p-tractert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)來構(gòu)造拓撲圖，不但簡化構(gòu)造拓撲圖所需的拓撲信息，而且能夠加快獲取拓撲信息的速度，從而縮短拓撲感知應(yīng)用層組播節(jié)點加入組播樹的時間，為用戶提供更高的服務(wù)質(zhì)量。所述的組播樹中節(jié)點的加入采用了最大前綴路徑匹配算法，最大前綴路徑匹配算法是根據(jù)待加入節(jié)點的IP地址與組播節(jié)點中的節(jié)點IP地址進行ニ進制位從高位到低位依次匹配，選擇前綴匹配度最大的節(jié)點作為待加入節(jié)點的父節(jié)點申請加入組播樹。在組播樹維護環(huán)節(jié)中系統(tǒng)使用了/7-かacar信息維護策略，既處理節(jié)點突發(fā)離開的狀況又提高了組播樹的維護效率。在組播樹展示環(huán)節(jié)中，組播服務(wù)器端會根據(jù)客戶端反饋的組播信息在組播服務(wù)器端界面上動態(tài)繪制出當前網(wǎng)絡(luò)中組播樹拓撲圖。所述的流媒體傳輸模塊根據(jù)控制信息向新加入組播樹的請求數(shù)據(jù)節(jié)點發(fā)送相應(yīng)的流媒體數(shù)據(jù)(用于向子節(jié)點傳輸媒體數(shù)據(jù)流)；流媒體傳輸模塊與組播樹控制模塊相結(jié)合使得媒體數(shù)據(jù)從組播服務(wù)器端到客戶端整個傳輸過程得以正確的執(zhí)行。所述的文件管理模塊用于管理組播服務(wù)器端大量可供傳輸?shù)臄?shù)據(jù)源以及捕獲設(shè)備模塊捕獲的實時數(shù)據(jù)源；其中實時數(shù)據(jù)源是通過相關(guān)音視頻獲取設(shè)備(如攝像頭、麥克風等)捕獲的音視頻數(shù)據(jù)流。這些設(shè)備通過捕獲設(shè)備管理模塊來控制和管理，可以根據(jù)需要設(shè)置不同的參數(shù)來滿足輸出音視頻格式參數(shù)上的要求，以使實時數(shù)據(jù)流能更好的被客戶端播放器接收和處理。所述文件管理模塊管理的信息包括數(shù)據(jù)源的名稱以及數(shù)據(jù)源存儲的路徑，其中數(shù)據(jù)源的名稱即是客戶端在線媒體列表中的媒體名稱。文件管理模塊管理的信息存儲在MySql據(jù)庫中。因為本系統(tǒng)除具有本地播放媒體文件功能外，還向用戶提供視頻點播和視頻直播兩大服務(wù)，因此文件管理模塊包括點播文件管理以及直播文件管理。文件管理模塊提供了對數(shù)據(jù)庫的增刪改可視化操作。所述的捕獲設(shè)備模塊用于設(shè)置捕獲設(shè)備捕獲數(shù)據(jù)的格式，通過設(shè)置不同的參數(shù)來適應(yīng)不同的需求。例如如果網(wǎng)絡(luò)狀況好的話，可以將捕獲的視頻幀率、尺寸相應(yīng)上調(diào)，以保證更佳的畫質(zhì)；反之，可以將視頻幀率、尺寸稍微下調(diào)，以保證播放的流暢度。如果想保存某種參數(shù)組合，可以使用保存格式按鈕保存當前的捕獲設(shè)備參數(shù)到本地磁盤。這樣在下次啟動服務(wù)器時，捕獲設(shè)備的參數(shù)會自動設(shè)置成上一次保存的參數(shù)。所述的內(nèi)存監(jiān)控模塊在組播服務(wù)器端相對獨立，它屬于ー個輔助模塊，用于檢測組播服務(wù)器端的內(nèi)存使用狀況，并以圖標的形式展現(xiàn)出來供后臺管理者了解系統(tǒng)的整體負載壓力。所述的客戶端包括本地文件播放模塊、流媒體直播模塊、流媒體點播模塊、接收轉(zhuǎn)發(fā)控制模塊和客戶端媒體播放器，所述的接收轉(zhuǎn)發(fā)控制模塊接收Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸過來的音頻流和視頻流，然后經(jīng)合并數(shù)據(jù)源傳遞給流媒體點播模塊，所述的本地文件播放模塊、流媒體直播模塊和流媒體點播模塊將音頻流和視頻流傳輸?shù)娇蛻舳嗣襟w播放器上；
所述的本地文件播放模塊利用Java中的JMF框架提供的媒體播放器播放本地媒體文件，在JMF中媒體流的播放是通過CbfltroBer接ロ提供的方法實現(xiàn)的。Controller定義了基本的控制機制來捕捉媒體流，同時也定義了媒體Controller處理媒體流所需要經(jīng)歷的各個階段以及各個階段的交互機制。在媒體播放過程中會經(jīng)歷一系列的狀態(tài)切換，每個狀態(tài)切換時都會觸發(fā)相應(yīng)的事件。用戶可以通過實現(xiàn)CbfltroBerZistefle/ 接ロ來捕捉事件并進行相應(yīng)的處理。所述的本地文件播放模塊用于播放客戶端主機(用戶主機)上的存儲的媒體數(shù)據(jù)文件，用戶可以自主性的選擇媒體文件進行播放或者加入到播放器的播放列表，同時對播放過程進行相關(guān)的控制。*所述的流媒體點播模塊位于客戶端主機上，它用于根據(jù)用戶對相關(guān)點播數(shù)據(jù)源的請求向組播服務(wù)器端發(fā)送消息，組播服務(wù)器端接收到消息后做會準備相應(yīng)的請求數(shù)據(jù)，通過傳輸發(fā)送控制模塊向客戶端發(fā)送媒體數(shù)據(jù)流，該媒體數(shù)據(jù)流包括音頻流和視頻流，客戶端接收后首先會對數(shù)據(jù)源進行合井，由客戶端流媒體播放器解碼播放。該流媒體點播模塊的工作流程如下
(1)解析RTP會話字符串數(shù)組，初始化RTP管理器數(shù)組、構(gòu)造管理播放窗ロ，為接收并播放流媒體數(shù)據(jù)做準備；
(2)添加會話監(jiān)聽器、接收到的數(shù)據(jù)監(jiān)聽器等，對流媒體數(shù)據(jù)進行監(jiān)聽；
(3)若有流媒體信息數(shù)據(jù)到達，則對數(shù)據(jù)流進行接收、獲取RTP控制以及解析接收數(shù)據(jù)的格式；
(4)通過接收的數(shù)據(jù)源，構(gòu)造ー個流媒體播放器，從而進行播放；
(5)若流媒體數(shù)據(jù)已經(jīng)接收完畢，則關(guān)閉播放窗ロ、中止流媒體數(shù)據(jù)的播放，同時保持監(jiān)聽狀態(tài)、隨時準備響應(yīng)服務(wù)器發(fā)送的流媒體數(shù)據(jù)。所述的流媒體直播模塊處于客戶端主機，跟流媒體點播模塊在功能上有些相近，但它比流媒體點播模塊多了轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流的功能，當用戶請求獲取直播數(shù)據(jù)源吋，向組播服務(wù)器端發(fā)送節(jié)點申請加入的消息，組播服務(wù)器端的組播樹控制模塊會接收相應(yīng)的消息并控制節(jié)點的加入位置和退出，當節(jié)點加入組播樹后會向其父節(jié)點發(fā)送消息請求數(shù)據(jù)源，父節(jié)點將會向其轉(zhuǎn)發(fā)相應(yīng)的實時數(shù)據(jù)流。流媒體直播模塊中節(jié)點獲取數(shù)據(jù)的父節(jié)點不再統(tǒng)ー為組播服務(wù)器端節(jié)點，客戶端節(jié)點也可以作為父節(jié)點向其子節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。組播樹控制模塊工作流程中/7-かacart源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的特點是 p-tractert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)是對windows系列操作系統(tǒng)treictGrt機制的一種改進機
制，是并發(fā)的tT￡ict6rt機制。p-tracert的最大特點在于它可以同時發(fā)送多條不同TTL值的ICMP echo報文。由于ICMP超時響應(yīng)報文中的Identify字段和Sequence
Number字段的值與被響應(yīng)報文對應(yīng)字段的值相同，因此/7-かaceバ可以根據(jù)這兩個字段值來判斷超時響應(yīng)報文是對哪個TTL值的響應(yīng)，而與超時響應(yīng)報文到達的次序無關(guān)。p-tracert 一次并發(fā)的ICMP報文數(shù)目也對其性能有一定的影響。數(shù)目太小，要經(jīng)過多次并發(fā)才能到達目的地，失去了并發(fā)的優(yōu)勢；數(shù)目太大，又會產(chǎn)生過多冗余報文，浪費源節(jié)點的發(fā)送資源和目的節(jié)點的接收資源。為此，我們根據(jù)已探測到的節(jié)點跳數(shù)的平均值來不斷修正/7-かacart —次并發(fā)的ICMP報文數(shù)目，以使其盡可能達到收益和代價的平衡。p-tracert對于每個不同的TTL只發(fā)一條報文，如果在規(guī)定的時間內(nèi)未收到該TTL對應(yīng)的超時報文，再發(fā)送一次相同的報文，如果還未獲得超時報文，則將其用特殊地址(255. 255. 255. 255)代替，表示該地址并不是真實地址。另外，由于源節(jié)點可以直接獲得自己的網(wǎng)關(guān)地址，而目的節(jié)點的網(wǎng)關(guān)地址也在申請加入組播樹時發(fā)送給了源節(jié)點，因此源節(jié)點不需要發(fā)送TTL=I的ICMP echo 此■^報文，同時用目的節(jié)點的網(wǎng)關(guān)地址來代替報文的目的地址，從而進一步減少了發(fā)送和響應(yīng)的報文數(shù)。根據(jù)實驗分析和驗證,用p-tracert獲取于用未帶參數(shù)的tracert命令獲取的相同目的地址，性能有了很大的提高。組播樹控制模塊工作流程中/7-かacer(信息維護策略的具體方法如下
/7-かacart路徑拓撲信息及其延時數(shù)據(jù)保存在用于存儲組播樹節(jié)點信息的數(shù)據(jù)庫中。在對組播樹的維護過程中，組播服務(wù)器端節(jié)點和各客戶端節(jié)點維持的p-tracert路徑拓撲和延時信息會不斷的老化，根據(jù)老化的老化程度iag ing degree)進行更新或刪除,對于探測目標為泡p-tracert路徑信息的老化程度,用aging(rJ表示,則組播樹控制模塊的信息維護功能會按照以下步驟對系統(tǒng)節(jié)點的的信息進行更新和刪除
(I)向組播樹中添加探測目標為A的/7-かacarf路徑新記錄時，設(shè)置老化程度初值為
0,即 aging(r) ニ O ；
(2 )根據(jù)設(shè)置的老化周期AP (,Aging Periot/),姆過ー個Ad周期,老化程度自動加i，即aging (Ti) ニ aging (Ti) +1 ；
(3)如果某條記錄達到老化閾值メ/1 (Aging TiresAo/oO,則檢查該節(jié)點的探測目標A在網(wǎng)關(guān)級拓撲圖r中的客戶端節(jié)點集合V(Tic)是否為如果Kr,)不存在或Virk) = 0,則將該條記錄刪除，否則重新探測目標節(jié)點的ろ的路徑和延時信息，更新組播樹，
并重置ニ O0上述利用記錄老化程度對數(shù)據(jù)進行更新和刪除，既可以刪除陳舊且很少使用的路徑信息，又可以在一定時間內(nèi)更新與組播樹相關(guān)的拓撲結(jié)構(gòu)信息，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)性。本系統(tǒng)組播服務(wù)器端的流媒體發(fā)送流程如圖2所示，此過程是通過流媒體傳輸模塊來完成，首先從捕獲設(shè)備或者媒體文件獲取數(shù)據(jù)源進行實例化，獲取實例化數(shù)據(jù)源后會利用Java的JMF平臺提供的處理器轉(zhuǎn)化成可在Internet網(wǎng)傳輸?shù)牧髅襟w數(shù)據(jù)源，并對其進行編碼分割成音頻流和視頻流，最后通過Internet網(wǎng)發(fā)送給目的客戶端，客戶端接收到相應(yīng)的數(shù)據(jù)流后會進行相關(guān)解碼和合并數(shù)據(jù)源的操作，最終實現(xiàn)從請求數(shù)據(jù)源到播放媒體數(shù)據(jù)的整個流程。圖3為組播樹控制模塊的消息處理流程，組播服務(wù)器端程序啟動后它會實時監(jiān)聽是否有客戶端發(fā)送的請求，當組播服務(wù)器端接收到客戶端發(fā)來的請求后，首先判斷請求類型，若是獲取點播數(shù)據(jù)源，則由流媒體傳輸模塊向客戶端發(fā)送請求的數(shù)據(jù)；若為直播數(shù)據(jù)源，則轉(zhuǎn)移到組播樹控制模塊進行處理，組播樹控制模塊確定請求加入節(jié)點的加入位置后由客戶端父節(jié)點向其轉(zhuǎn)發(fā)媒體數(shù)據(jù)流，同時組播樹控制模塊會更新其維護的組播轉(zhuǎn)發(fā)樹。本發(fā)明公開了ー種基于/7-かバ源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用層組播系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠方便快捷的在Internet網(wǎng)絡(luò)中進行部署，為廣大用戶提供高效率、高質(zhì)量的組播服務(wù)，大大減少了用戶獲取待播放媒體數(shù)據(jù)的時間；該系統(tǒng)采用了/7-かactert信息維護策略來實時更新和維護組播樹的節(jié)點信息，以使在節(jié)點的加入和退出過程中使組播樹的調(diào)整代價最小，這樣就縮短了因節(jié)點退出而導(dǎo)致的客戶端媒體播放器的緩沖時間，從而使用戶的等待時間更短；該系統(tǒng)加快了獲取拓撲信息的速度，縮短了拓撲感知應(yīng)用層組播節(jié)點加入組播樹的時間，降低了節(jié)點信息獲取時延，有效提高了組播樹的構(gòu)建速度，大大減小了組播樹的維護成本，為用戶提供了更高的服務(wù)質(zhì)量。通過實驗表明本系統(tǒng)具有組播構(gòu)建高效和流媒體播放高質(zhì)量的特點。
本發(fā)明中所用的定義
I、應(yīng)用層組 播是通過在應(yīng)用層復(fù)制、緩存和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包來實現(xiàn)流媒體數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸，與傳統(tǒng)的IP組播在路由器上復(fù)制和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包不同，它避免了 IP難以部署的問題；2^p-tractert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)是對windows系列操作系統(tǒng)treictGrt機制的一種改進機制，它可以同時并行發(fā)送多條不同TTL值的echo報文；
3、應(yīng)用層組播樹也稱為分發(fā)樹，它是由組播源把數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶庸?jié)點上，再由該節(jié)點復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)給其它端節(jié)點，這ー過程所形成的路徑；
4、基于/7-かactert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用層組播系統(tǒng)是應(yīng)用層組播系統(tǒng)在組播樹的構(gòu)造過程中采用了/7-かactert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)，服務(wù)器能更快捷為客戶端主機提供高質(zhì)量的服務(wù)。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述掲示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改，等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于/7-かacter(源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用層組播系統(tǒng)，其特征在于它由組播服務(wù)器端和流媒體服務(wù)器，以及多個客戶端組成，組播服務(wù)器端通過在JAVA API平臺上實現(xiàn)并部署運行在流媒體服務(wù)器上，經(jīng)過Internet網(wǎng)絡(luò)向客戶端傳輸數(shù)據(jù)和控制信息，多個客戶端通過Internet網(wǎng)絡(luò)與流媒體服務(wù)器相連并接收組播服務(wù)器端傳送來的數(shù)據(jù)和控制信息；同時客戶端的請求消息通過Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到流媒體服務(wù)器，流媒體服務(wù)器將接收到的客戶端的請求消息傳遞給組播服務(wù)器端，組播服務(wù)器端根據(jù)客戶端的請求消息進行相應(yīng)處理和響應(yīng)。
2.如權(quán)利要求I所述的基于/7-かactert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用層組播系統(tǒng)，其特征在于所述的組播服務(wù)器端包括組播樹控制模塊、流媒體傳輸模塊、文件管理模塊、捕獲設(shè)備模塊，所述的組播樹控制模塊控制流媒體傳輸模塊的傳輸數(shù)據(jù)流的方向，流媒體傳輸模塊從文件管理模塊或者設(shè)備捕獲模塊獲取數(shù)據(jù)源并轉(zhuǎn)化為音視頻流向客戶端的接收轉(zhuǎn)發(fā)控制模塊傳輸數(shù)據(jù)； 所述的組播樹控制模塊植入了/7-かactert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)，主要用于控制整個系統(tǒng)的組播拓撲結(jié)構(gòu)，負責組播樹的建立和維護，控制客戶端節(jié)點的加入和退出，并處理節(jié)點間傳送的消息，構(gòu)造和維護組播轉(zhuǎn)發(fā)樹，控制流媒體傳輸模塊的數(shù)據(jù)的接收與轉(zhuǎn)發(fā)； 所述的流媒體傳輸模塊用于向請求其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的客戶端傳輸媒體數(shù)據(jù)流； 所述的文件管理模塊用于管理組播服務(wù)器端大量可供傳輸?shù)臄?shù)據(jù)源以及捕獲設(shè)備模塊捕獲的實時數(shù)據(jù)源； 所述的捕獲設(shè)備模塊用于設(shè)置捕獲設(shè)備捕獲數(shù)據(jù)的格式，通過設(shè)置不同的參數(shù)來適應(yīng)不同用戶的需求。
3.如權(quán)利要求2所述的基于/7-かacter(源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用層組播系統(tǒng)，其特征在干所述的組播服務(wù)器端還包括用于監(jiān)測組播服務(wù)器端內(nèi)存使用狀況并以圖的形式直觀的展現(xiàn)出來的內(nèi)存監(jiān)控模塊。
4.如權(quán)利要求I所述的基于/7-かactert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用層組播系統(tǒng)，其特征在干所述的客戶端包括本地文件播放模塊、流媒體直播模塊、流媒體點播模塊、接收轉(zhuǎn)發(fā)控制模塊和客戶端媒體播放器，所述的接收轉(zhuǎn)發(fā)控制模塊接收Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸過來的音頻流和視頻流后，合并數(shù)據(jù)源后傳遞給流媒體點播模塊，所述的本地文件播放模塊、流媒體直播模塊和流媒體點播模塊將音頻流和視頻流合并為流媒體數(shù)據(jù)源傳輸?shù)娇蛻舳嗣襟w播放器上； 所述的本地文件播放模塊通過Java中JMF框架提供的媒體播放接ロ來播放本地媒體文件； 所述的流媒體點播模塊用于接收從組播服務(wù)器端傳送來的點播流媒體數(shù)據(jù)，并進行解碼播放； 所述的流媒體直播模塊添加了媒體流轉(zhuǎn)發(fā)功能，且接收向其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的客戶端或組播服務(wù)器端傳送來的直播流媒體數(shù)據(jù)，進行解碼播放。
5.如權(quán)利要求I或2所述的基于/7-かactert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用層組播系統(tǒng)，其特征在于所述的/源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)包括 (I)同時發(fā)送多條不同TTL值的ICMP echo報文，并對于每個不同的TTL只發(fā)一條報文；(2)根據(jù)ICMP超時響應(yīng)報文中的Identify字段和SequenceNumber字段的值來判斷超時響應(yīng)報文是對哪個TTL值的響應(yīng)； (3)根據(jù)已探測到的節(jié)點跳數(shù)的平均值來不斷修正一次并發(fā)的ICMP報文數(shù)目，以使達到最大度的收益和代價的平衡。
6.如權(quán)利要求2所述的基于/7-かバ源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用層組播系統(tǒng)，其特征在于所述的組播樹控制模塊還采用/ -かactert信息維護策略技術(shù),ip_tractert信息維護策略技術(shù)利用記錄老化程度對數(shù)據(jù)進行更新和刪除，具體包括 (I)向組播樹中添加探測目標為A的/7-かacarf路徑新記錄時，設(shè)置老化程度初值為0,即 aging(r) ニ O ； (2 )根據(jù)設(shè)置的老化周期AP (,Aging Periot/),姆過ー個Ad周期,老化程度自動加i，即aging (Ti) ニ aging (Ti) +1 ； (3)如果某條記錄達到老化閾值メ/1 (Aging TiresAo/oO,則檢查該節(jié)點的探測目標^在網(wǎng)關(guān)級拓撲圖r中的客戶端節(jié)點集合V(Tic)是否為 如果Kr,)不存在或Virk) = 0,則將該條記錄刪除，否則重新探測目標節(jié)點的ろ的路徑和延時信息，更新組播樹，并重置ニ O0
7.如權(quán)利要求2或6所述的基于/7-かactert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用層組播系統(tǒng)，其特征在于所述的組播樹中節(jié)點的加入采用了最大前綴路徑匹配算法，最大前綴路徑匹配算法是根據(jù)待加入節(jié)點的IP地址與組播節(jié)點中的節(jié)點IP地址進行ニ進制位從高位到低位依次匹配，選擇前綴匹配度最大的節(jié)點作為待加入節(jié)點的父節(jié)點申請加入組播樹。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于p-tractert源路徑發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用層組播系統(tǒng)，它由組播服務(wù)器端和流媒體服務(wù)器，以及多個客戶端組成，組播服務(wù)器端通過JAVAAPI平臺與流媒體服務(wù)器連接，多個客戶端通過Internet網(wǎng)絡(luò)與流媒體服務(wù)器相連。該系統(tǒng)能夠方便快捷的在Internet網(wǎng)絡(luò)中進行部署，為廣大用戶提供高效率、高質(zhì)量的組播服務(wù)，大大減少用戶獲取待播放媒體數(shù)據(jù)的時間；降低了節(jié)點信息獲取時延，有效提高了組播樹的構(gòu)建速度，同時大大減小了組播樹的維護成本。
文檔編號H04L29/06GK102655510SQ20121013944
公開日2012年9月5日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者葉詠佳, 崔建群, 范靜, 賈珂銘, 賴敏財, 陳傳河, 高寬 申請人:華中師范大學(xué)